Rørhåndboka Mai 2007

Transkript

1 Rørhåndboka Mai 007

2 Innholdsfortegnelse Om håndboka... 4 Oppdatert informasjon på internett... 4 Generelt... 5 Symbolbruk og terminologi... 5 FDV-dokumentasjon, produktdatablad, miljødeklarasjon o.s.v... 6 Om termoplast, aldring, utelagring, solbleking og behandling i kulde... 7 Materialdata... 8 Produktstandarder, merking og anbefalte krav... 9 Merking av rør og deler Anbefalte krav Enheter - kryssmultiplisering fra en enhet til en annen Prefikser Omregning fra en enhet til en annen Trykkrørsystemer Hydraulisk dimensjonering Formeloversikt Dimensjonerende vannmengder Ruhetsfaktor Dimensjonering av vannledninger... 0 Vannføringsdiagram for trykkrør, k=0,01 mm... 1 Vannføringsdiagram for trykkrør, k=0,05 mm... Lengdeutvidelse... 3 Hookes lov... 3 Tillatt utvendig overtrykk/innvendig undertrykk... 4 Beregning av kritisk undertrykk for rør som ikke har sidestøtte... 6 Beregning av kritisk undertrykk for PE-rør som avstives med betonglodd... 7 Beregning av tillatt undertrykk for rør som ligger nedgravd i grøft... 9 Forankring... 3 Tetthetsprøving av trykkrør (trykkprøving) Enkel prøving Trykkfallsprøving Avvinkling og bøying... 4 PE trykkrør... 4 PVC trykkrør... 4 Klamring av rør i hus Pumpeledninger Trykksvingninger Begrensninger for trykksvingninger i plastrør Sjøledninger Beregning av loddbelastning Tabell loddbelastning... 5 Strøm- og bølgekrefter Strømkrefter på undervannsledninger Bølgekrefter på undervannsledninger Mai 007 Teknisk håndbok, side Side

3 Trykkløse rørsystemer Hydraulisk dimensjonering Ruhetsfaktor Kapasitetsdiagram for plastrør med bruksruhetsverdi 0,5 mm Kapasitetsdiagram for plastrør med bruksruhetsverdi 0,40 mm Delfylling Selvrens Avvinkling og bøying... 6 Tetthetsprøving av selvfallsledninger Tetthetsprøving av plastrør med luft Tetthetsprøverapport Tetthetsprøving av plastrør med vann Deformasjoner Generell deformasjon Punktdeformasjon Deformasjonskontroll, rørinspeksjon med videokamera Levering, lossing, lagring, håndtering, legging og montering av plastrør Levering fra Pipelife direkte til anleggsstedet Lossing Lagring Håndtering... 7 Legging... 7 Slurv og mangler... 7 Prosedyrer og forhold omkring reklamasjoner og lignende Generell monteringsanvisning for ulike plastrørsystemer Hva er opp? Hva er ned? Skjøting av glattveggede mufferør: Skjøting av dobbeltveggede mufferør (Pragma): Mai 007 Teknisk håndbok, side 3

4 Om håndboka Pipelifes tekniske håndbok er ment å gi verdifull informasjon samt fungere som oppslagsbok i det daglige. Håndboken er bygd på tidligere utgivelser, tilbakemeldinger, erfaring og med støtte i ulike tekniske underlag. Lars-Eric Jansons bok Plastics Pipes for Water Supply and Sewage Disposal har vært til stor hjelp og flere illustrasjoner er hentet herfra. Ellers er det meste bygd på norsk måte å tenke på og norske metoder utarbeidet av og for rørbransjen i Norge. Vi tar forbehold om endringer. Endringer på produkt, i tekst eller lignende skjer uten forvarsel. All informasjon, alle illustrasjoner og spesifikasjoner er basert på tilgjengelig informasjon ved tidspunktet for oppdatering (gjengitt nederst til venstre på alle sider). Vi tar heller ikke ansvar for følgeskader ved at innholdet er brukt ukritisk. Komplisert planlegging bør overlates rådgivende ingeniører med dokumentert kompetanse. er ikke godkjent for noen tiltaksklasse i henhold til plan- og bygningsloven og kan derfor kun bistå med faglige råd. Kopiering eller gjengivelse fra produktkatalogen er forbudt uten etter avtale med. Symbolbruk og terminologi følger aktuelle norske produkt- og utførelsesstandarder. Se også avsnittet om symbolbruk og terminologi. Oppdatert informasjon på internett Det skjer stadig endringer. Nye standarder kommer, standarder endres, forskningen går videre og nye materialvarianter dukker opp. Derfor må du følge med på for å få med deg oppdateringene. Vi vil også legge ut forskjellig dokumentasjon her, slik at du selv kan hente det du trenger. Og så har vi så smått fått noen nyttige beregningsprogrammer på plass. En oppdatert versjon av håndboken ligger også på Det anbefales å legge siden til i favoritter med en gang. På våre internettsider finner du dessuten nyheter, aktuelle tema, OSS (ofte spurte spørsmål), oppdaterte produktdata og andre opplysninger. Mai 007 Teknisk håndbok, side 4

5 Generelt Symbolbruk og terminologi Avløpsrør - Brukt både om rør for spillvann, overvann og drensrør, men oftest om spillvannsrør og oftest som selvfallsledning. C - Designfaktor - Tidligere kalt sikkerhetsfaktor for trykkrør. Forholdstall mellom materialets minste tillatte bruddspenning (MRS) og største tillatte dimensjonerende spenning (σ S ). C 1,5 og C 1,6 benyttes for PE trykkrør og C,0 og C,5 benyttes for PVC trykkrør innen VA. For gassrør benyttes enda høyere designfaktorer. CT - Close Tolerances. Merking på rørdeler med toleranser tilpasset trangere toleranser som gjelder andre rørmaterialer. Gjelder for eksempel PP grunnavløpsrørdeler i store dimensjoner brukt sammen med PVC-rør. d e Utvendig diameter d i Innvendig diameter (lysåpning) d m - Middeldiameter. For glattveggede rør: d m = d e - e DN Nominell diameter. Tallstørrelse. Et helt tall i millimeter som er tilnærmet lik diameteren på røret. Drenering - Som regel grunnvann som ledes inn i rør for å regulere/kontrollerer grunnvannsnivået i et område. e Veggtykkelse Levetid - Dimensjoneringskriterie (50 år) for bestemmelse av MRS-verdi - eller ønsket funksjonstid for anlegget (gjerne flere hundre år) MRS - Minimum Required Strength - Minimum bruddspenning Krav til minimum bruddspenning ved 0 C etter 50 år med påsatt spenning Nordic Poly Mark - Nordisk kvalitetsmerke for plastrør NS - Norsk standard. Også brukt som norsk kvalitetsmerke NS-EN - Felles europeisk standard som er utgitt som norsk standard i norsk eller engelsk språkdrakt. Overvann - Regnvann og overflatevann. Kan også omfatte grunnvann som er ført inn i rørsystemet via drensrør. Hovedsakelig rent vann som normalt ikke føres til renseanlegg. Men av og til kan til og med overvann være sterkt forurenset. PN - Maksimum tillatt driftstrykk i forhold til en eller annen designfaktor (ofte laveste designfaktor). Her er det viktig å vite hva man snakker om!! Se SDR. prns, pren - Forslag til standard. Pumpeledning - Trykkrør for pumping av vann, overvann eller spillvann. Hovedsakelig trykkrør av PVC eller PE. S - Rørklasse. Benevnelse for glatte grunnavløpsrørdeler av PP: SDR 1 S = Mai 007 Teknisk håndbok, side 5

6 SDR Standard dimensjonsforhold. Benevnelse på glatte grunnavløpsrørdeler av PVC og foretrukket benevnelse på alle trykkrør. Tallverdien er forholdet mellom utvendig diameter og veggtykkelsen: SDR = d e e min Selvfallsledninger - Ledninger som normalt skal gå delvis fulle og som ikke kan legges med motfall. Men kan også omfatte trykkrør når vannet ledes fra kilde/høydebasseng til lavereliggende område uten tilført energi. Sikkerhetsfaktor - Se også om C designfaktor som kun gjelder rørmaterialet. I dag benyttes ofte sikkerhetsfaktor om den totale sikkerheten på et anlegg. Her inngår for eksempel strengere krav til utførelse, lavere tillatt trykk, rør med større ringstivhet m.m. SN Nominell ringstivhet. Klassebenevnelse på grunnavløpsrør og på rør og deler med konstruert rørvegg. Tallverdien for termoplastrør representerer målt ringstivhet i kn/m. For GRP-rør angis ringstivheten i N/m. Spillvann - Kloakk, urent vann. σ S - Dimensjonerende spenning FDV-dokumentasjon, produktdatablad, miljødeklarasjon o.s.v. Ulike begreper som alle dreier seg om en eller annen dokumentasjon, florerer hos planleggere, byggherrer og håndverkere. Man vet ikke alltid hva man skal ha - og hvorfor. FDV-dokumentasjon FDV Forvaltning, Drift og Vedlikehold. Skal følge bygningen/anlegget og skal fortelle eieren hvordan produktet skal vedlikeholdes på rett måte. Denne dokumentasjonen skal også inneholde informasjon om hva slags produkt dette er og hva slags betegnelser det har med tanke på senere utskiftninger og utbedringer. Denne typen dokumentasjon forlanges ofte ved større bygge- og anleggsprosjekter. Produktdatablad Slike datablad inneholder opplysninger om produktet, hvilken form det har og hvilke egenskaper det har. Slike produktdatablad foreligger for eksempel for de ulike typene råstoff og tilsetninger som benyttes i vår produksjon. For rørsystemene finner man det man trenger i produktkataloger og brosjyrer. Det er sjelden hensiktsmessig med egne produktdatablad for plastrørsystemer. Miljødeklarasjon En egenerklæring som blant annet omfatter hvilke kjemiske forbindelser som inngår i våre produkter, energimengder og utslipp. HMS-datablad HMS - Helse, Miljø og Sikkerhet. Utstedes for produkter som kan ha påvirkning på de tre nevnte forholdene. For vår del gjelder det p.t. kun glidemidlene. Produkter i h.t. norsk standard eller lignende Produkter merket med det beskyttede Nordic Poly Mark, kronemerket (NS) eller andre sertifiseringsmerker er underlagt tredjeparts kontroll. Det innebærer at et godkjent/akkreditert testinstitutt kontrollerer våre produkter og vårt produktkontrollsystem. Godkjenning gir oss rett til å merke produktene med et sertifiseringsmerke/kvalitetsmerke. Dette merket er altså dokumentasjon på at produktet er godkjent i henhold til gjeldende produktstandard og at vi følger de prosedyrer for kontroll som sertfiseringsorganet forlanger. Å bruke sertifiseringsmerker urettmessig er straffbart. Det utstedes sertifikater som dokumentasjon på sertifisering, men merket på produktet er det som gjelder. Mai 007 Teknisk håndbok, side 6

7 NS-EN ISO 9001 Pipelifes kvalitetssikringssystem er godkjent i henhold til NS-EN ISO I dette inngår kvalitetskontroll av produkter, men det innebærer også at det finnes oppdaterte rutiner for de viktige operasjonene som gjøres i bedriften. Hovedhensikten er å redusere muligheten for at feil oppstår og forhindre gjentagelse av feil. I visse sammenhenger krever kunder at det fremlegges dokumentasjon på at bedriften har et godkjent kvalitetssikringssystem ved å be om å få tilsendt kopi av sertifikatet. NS-EN ISO Godkjenning i henhold til denne standarden innebærer at vi har et godkjent system for miljøstyring. Det vil si at bedriften planmessig arbeider med å redusere eventuelle negative effekter våre aktiviteter har på miljøet. Dette innebærer for eksempel kildesortering, sikker oppbevaring og behandling av kjemikalier og risikoavfall, strømsparing og annen energiøkonomisering o.s.v. Man kan også be om å få tilsendt dokumentasjon på dette i form av kopi av sertifikatet. Se også punktet miljødeklarasjon. Det er viktig å forholde seg til dokumenter som er oppdaterte på byggetidspunktet. Derfor gjengis ikke disse dokumentene her, men foreligger som nedlastbare PDF-filer på eller de kan skaffes ved å kontakte oss direkte. Slike dokumenter oppdateres jevnlig og bør ikke lagres med tanke på senere bruk. Om termoplast, aldring, utelagring, solbleking og behandling i kulde benytter termoplastene PVC (polyvinylklorid), PP (polypropylen blokk kopolymer) og PE (polyetylen) i produksjon av rør og rørdeler. Disse er også de mest brukte plastmaterialene i rørsystemer. Termoplaster er oppbygd av molekyler som ser ut som lange tråder viklet inn i hverandre. Materialegenskapene, for eksempel styrke, endres med temperaturen. Termoplastproduktene formes ved høy temperatur. Da er råmaterialet seigtflytende. Siden kjøles produktene ned og materialet blir fast og hardt. Kasserte produkter av termoplast kan resirkuleres og materialet gjenbrukes i nye produkter. Det kan registreres at noen materialegenskaper hos plastrør endres over tid. Dette kalles aldring - må ikke forveksles med nedbryting. Et fenomen er at stivheten øker. Dette er en positiv endring fordi økt ringstivhet bidrar til å motstå trykket fra massene rundt nedgravde rør. Likeså vil materialets styrke med hensyn på å tåle innvendig trykk øke. Samtidig som stivhet/styrke øker, reduseres slagfastheten noe. PVC har i utgangspunktet en del lavere slagfasthet enn PE og PP. Derfor merkes endringene i slagfasthet bedre hos PVC. Begrepet aldring må ikke oppfattes som bare negativt. De langsomme endringene i egenskaper som skjer, betyr ikke at det er noe galt fatt med materialet. Det er tvert i mot allment kjent at plast er av de mest bestandige materialene benyttet som rør i grøft. Ingen stoffer som forekommer naturlig rundt nedgravde rør bryter ned disse materialene. Aldring går hurtigere ved utelagring p.g.a. klimatiske påvirkninger - spesielt den varierende temperaturen som dessuten kan bli svært høy ved direkte soloppvarming. En liten andel kan tilskrives ultrafiolette stråler fra sola som påvirker det ytterste materialsjiktet på røret. Dette er mye omtalt i forbindelse med PVC-rør når disse rørene solblekes. Det oppstår da et gråhvitt sjikt utvendig på røret som normalt er så tynt at man lett kan skrape det bort slik at den opprinnelige fargen kommer til syne. Ønsker man å begrense slagfasthetsreduksjonen ved lang tids utelagring, bør rørene lagres skyggefullt - først og fremst for å begrense påvirkningen p.g.a. temperatur. Plastrør tåler lang tids lagring. Lagring i ett år er fullt tolererbart, og kvaliteten på rørene trenger heller ikke å være nevneverdig redusert ved lengre tids lagring. Nyere europeiske produktstandarder anbefaler maksimum lagringstid ute i ett år, men det er nok mer relevant i varmere strøk enn våre. Det er i alle fall vår erfaring. Slagfastheten reduseres også ved synkende temperatur, men gjenvinnes når temperaturen stiger igjen. Vi setter ingen absolutt nedre grense ved behandling eller legging av plastrør, men i streng Mai 007 Teknisk håndbok, side 7

8 kulde bør en utvise mer varsomhet. Også PVC-rør lagt i streng kulde vil, såfremt de er hele etter gjenfylling av grøfta, ha like god kvalitet som om leggingen hadde foregått ved høyere temperatur. Vær spesielt oppmerksom på forhold omkring ekspansjon. Konklusjon: - Rør og rørdeler av plast kan lagres utendørs over lang tid uten at det har nevneverdig betydning for rørets funksjon. - Langtids lagring og behandling i kulde betinger at rørene behandles slik de skal i og med at slagfastheten reduseres. Dette gjelder spesielt PVC-rør. - For trykkrør bør man ta i betraktning hvorvidt rørene kan ha blitt utsatt for støt eller slag i lagringsperioden. Rør med bruddanvisning vil gå til brudd når vanntrykket settes på. Materialdata I tabellen gjengis veiledende verdier for de viktigste materialegenskapene for de mest brukte plastmaterialene brukt i rørsystemer. Egenskaper Enhet PVC PP PP- HM PE 80 PE 100 Densitet kg/m Bruddspenning v/0 C og 50 år kontinuerlig N/mm belastning, MRS Dimensjonerende spenning - høy design N/mm 10 6,3 6,3 5,0 6,3 faktor Dimensjonerende spenning - lav design faktor N/mm 1, ,4 8,0 Strekkfasthet ved flyt N/mm E-modul (korttids) N/mm Krypmodul* (50 års belastning) Krypforhold (EN-ISO 9967, 50 års ekstrapolasjon) Lengdeutvidelse Slagfasthet Notch Izod ved 3 C (ISO 178) Maks. brukstemperatur kontinuerlig belastning Mai 007 Teknisk håndbok, side 8 N/mm ca ca. 300 ca. 400 ca. 160 ca. 00 mm m C ca. 3 ca. 4, ca. 4, ca. 5 ca. 5 0,08 0,13 0,13 0,18 0,16 kj/m > 5 > 40 > 40 > 50 > 50 Disse plastmaterialene tåler normalt temperaturer mellom 0 ºC og 45 ºC godt, men i trykkrør må tillatt trykk reduseres. Ved temperaturer over 45 ºC kontinuerlig i selvfallsledninger bør du kontakte Pipelifes eksperter for å diskutere materialvalg og valg av løsninger. Maks. brukstemperatur korttids belastning C (trykkløst rørsystem) Varmeledningsevne W m C 0,16 0,0 0,0 0,40 0,40 * Krypmodul = korttids E-modul/krypforhold. Oppgitte verdier er veiledende og veldig avhengig av råvaren, og bør sjekkes i kritiske tilfeller.

9 Produktstandarder, merking og anbefalte krav Europeiske standarder benevnes EN med en nummerreferanse for eksempel EN 1401 for PVC grunnavløpsrør. Som norsk standard har denne fått benevnelsen NS-EN Slike standarder er ofte delt opp i flere deler. Der det ikke foreligger nye standarder består norske standarder (NS.), bransjenormer eller verksnormer. Produkt Standard (april 007) PE trykkrør for vannforsyning NS-EN 101, 003 PVC trykkrør for vannforsyning NS-EN 145, 1999 PE kloakkpumpeledning NS-EN 1344, 003 PVC kloakkpumpeledning NS-EN 1456, 001 PE gassrør NS-EN 1555, 003 PVC gassrør NS 969 PVC grunnavløpsrør NS-EN 1401, 1998 PP grunnavløpsrør NS-EN 185, 1998 PP grunnavløpsrør og -deler med konstruert rørvegg (Pragma ) NS-EN 13476, 007 PP drensrør og -deler med konstruert rørvegg NS 96, 000 PP innomhus avløpsrør NS-EN 1451, 1999 Drensrør og -deler NS 3065, 1987 Kabelrør av plast med glatt rørvegg prns 967, 001 Kabelrør av plast med glatt rørvegg for innstøping prns 970 Kabelrør av plast med konstruert rørvegg NS 968, 001 Kabeldekkplater NS 971, 006 Standarder som dekker det meste av det Pipelife Norge leverer. Uansett gjelder at godkjente produkter som dekkes av en standard er merket med sertifiseringsmerke (Nordic Poly Mark, NS-merke eller annet). Det finnes pr. dags dato ikke et felles europeisk godkjenningsmerke som tilsvarer NS kronemerket. CE-merking er basert på hen (harmoniserte europeiske standarder) som i utgangspunktet inneholder svært få krav. Krav skal fastsettes av hvert land og vil dermed variere. Krav i forbindelse med CEmerking av plastrør omfatter ikke nødvendigvis tredjepartskontroll. Det kreves kun en egenerklæring om at spesifiserte krav er oppfylt. Det vil komme som et merke på de fleste rør i framtiden - også som et bevis på at røret er en handelsvare innenfor EU-/EFTA-området. Norge er et av landene hvor det ikke er krav til CE-merking av produkter. Insta-Certs Nordic Poly Mark Det norske kronemerket Det europeiske merket CE-merket I tillegg til et eventuelt kvalitetsmerke skal rør og rørdeler være merket med en del andre opplysninger. De nye standardene åpner for flere alternativer på enkelte områder. Det er derfor viktig å stille krav og spesifisere mer detaljert enn tidligere (se neste avsnitt). Produktstandarder er under stadig evaluering og utvikling. På grunn av arbeidet med å samordne landene i Europa på dette området, er dette noe uoversiktlig og endringer skjer fortløpende. For oppdatert informasjon; se Mai 007 Teknisk håndbok, side 9

10 Drikkevannsgodkjenning Våre rør for drikkevann har også det danske sertifiseringsmerke (DS-merket) som dokumentasjon på at rørene oppfyller hygienekravet i drikkevannsforskriften. Dette merket vil vi benytte inntil den nye felleseuropeiske godkjenningsordningen (EAS) for materialer i kontakt med drikkevann trer i kraft. Merking av rør og deler Det er ulike krav til minimumsmerking i de forskjellige standardene. I tillegg til dette kan rør og deler være merket i henhold til egne og andre markeders krav. Pipelifes kvalitetssikringssystem fordrer dessuten en mer nøyaktig tids- og stedsangivelse. PE trykkrør Rør av polyetylen lar seg ikke merke med moderne, fleksibel teknikk. Derfor merkes tidspunktet ikke så nøyaktig som andre rørtyper. PE-rør merkes med et referansenummer som viser til dokumentasjon lagret på produksjonsstedet. Eksempel på PE trykkrør med merking (NS-EN 101) SDR-verdi og materialangivelse vil være viktig merking på PE-rør og deler med tanke på beskrivelser, mottakskontroll og kontroll før og under montering/legging. Pipelife merker sine trykkrør med to trykklasser - en for høy og en for lav designfaktor. PVC trykkrør Moderne merketeknikk gjør det mulig å merke med mer nøyaktig produksjonstidspunkt. Eksempel på PVC trykkrør med merking (NS-EN 145) Pipelife merker sine trykkrør med to trykklasser - en for høy og en for lav designfaktor. PVC grunnavløpsrør Her kan også produksjonstime merkes på røret. I tillegg skal våre rør merkes med snøkrystall og bruksområdekode. Snøkrystallet viser at røret klarer strengeste krav til slagfasthet. Bruksområdekoden UD (bunnledning og grøft) gjelder for dimensjoner opp til 00 mm og U (i grøft) for større dimensjoner. Ofte angis materialet som PVC-U. U her betyr "unplastizified" (ikke tilsatt mykner) og er ikke bruksområdekode. Eksempel på PVC grunnavløpsrør med merking (NS-EN 1401) PP grunnavløpsrør PP grunnavløpsrør er har stort sett samme merking som PVC grunnavløpsrør. Eksempel på PP grunnavløpsrør med merking (NS-EN 185) Mai 007 Teknisk håndbok, side 10

11 PP grunnavløpsrørdeler S16 og CT er spesielle merkinger på PP rørdeler. S16 gjelder rørdelsklasse (veggtykkelse) og tilsvarer SDR 33. CT skal stå på rørdeler fra og med 00 mm for at måltoleransene skal være de samme som for PVC grunnavløpsrør. Typisk merking på sprøytestøpte grunnavløpsrørdeler Pragma grunnavløpsrør/overvannsrør Bruk av merkesegmenter umuliggjør nøyaktig tidsangivelse. Bruksområdekoden UD for bunnledninger gjelder til og med 315 mm. For øvrig gjelder bruksområdekoden U (i grøft). Eksempel på merking av Pragma rør (NS-EN 13476) Oversikt over ulik merking: Standardens betegnelse EN xxxx Europeisk standard. Også NS-EN xxxx som norsk standard. NS xxxx Norsk standard Bruksområdekode - U - B - D - UD - BD - WATER Mai 007 Teknisk håndbok, side 11 Rør nedgravd mer enn 1 m fra bygningen det er tilkoblet Rør i hus Rør under bygning (bunnledninger) og inntil 1 m fra bygningen det er tilkoblet. Vanlig norsk praksis er at D dekker stikkledninger frem til hovedledning. D står alltid sammen med U eller B Dekker både bruksområde U og D Dekker både bruksområde B og D Drikkevann Produsentens navn eller varemerke og stedsangivelse NOS1 Pipelifes fabrikk i Surnadal NOS Pipelifes fabrikk i Stathelle Dimenjonsangivelse 00x5,9 Diameter og veggtykkelse SDR 34 Standard dimensjonsforhold. SDR = d e /e min S 16 Rørklasse. S = (SDR-1)/ Materialangivelse PVC, PVC-U PE 100 PE 80 PP Polyvinylklorid uten mykner Polyetylen med minimum bruddspenning 10,0 MPa Polyetylen med minimum bruddspenning 8,0 MPa Polypropylen

12 PP-HM Polypropylen med høy E-modul Rørklasse/trykklasse SN 8* Ringstivhetsklasse for trykkløse rørsystemer i grøft. PN 10** Trykklasse. Produksjonstidspunkt Uke eller måned/år : 3 År.måned.dag : time : : :. 01 Måned,år. Antall prikker eller prikkers plassering angir måned Godkjenningsmerke Produkt og produsentens kontrollsystem er godkjent og overvåkes av tredjepart. Annen merking kan være prod.nr Produksjonsordre nummer. Referanse for kvalitetssikring. Snøkrystall. For avløpsrør som installeres ved lav temperatur. Gjelder ikke deler. CT Close Tolerances. Toleranser som er tilpasset andre rørsystemer. For eksempel PP deler som benyttes sammen med PVC grunnavløpsrør fra og med 00 mm og større. 85 Lengdemerking på PE trykkrørskveiler = 6 = Identifikasjon på produksjonslinje Koder i forbindelse med merking av rør * Ringstivhetsklasse SN 8 er nesten enerådende i Norge. I tillegg omfatter flere standarder rørklassene SN 4 og SN som har lavere ringstivhet. Vær oppmerksom på at dette medfører skjerpede krav til utførelse og kontroll, samt at rør med lavere ringstivhet ikke er så tilgjengelig. Pipelife Norge leverer også SN 4 rør, men disse er kun ment for innstøping (OPI-kanal). ** I europeiske standarder opereres det med lavere design faktorer (C) enn det som har vært vanlig i Norge. Pipelife merker sine trykkrør med to trykklasser for å gjøre brukerne oppmerksom på dette. Hvis høy designfaktor (C) skal opprettholdes, forholder man seg til den laveste trykklassen. Materiale, SDR-verdi og maksimum opptredende driftstrykk bør oppgis ved kjøp (se tabell). MRS σ s SDR SDR SDR SDR SDR SDR SDR C [MPa] [MPa] 34, ,6* 17 13,6 11 PE 80 8,0 5,0 1,6 - PN 4 - PN PN 10 6,4 1,5 - PN 5 - PN 7,5 - - PN 1,5 PE ,0 6,3 1,6 - PN PN 8 - PN 1,5 8,0 1,5 - PN 6,3 - - PN 10 - PN 16 PVC 5,0 10,0,5 PN 6 - PN PN16 - PVC 110 mm 5,0 1,5,0 PN 7,5 - PN 1,5 - - PN 0 - Sammenhenger mellom maksimum tillatt opptredende trykk, designfaktor og SDR-verdi * PE 80 SDR 17,6 kan sveises med PE 100 SDR 17 deler. Mai 007 Teknisk håndbok, side 1

13 Anbefalte krav Overordnede krav i anbudsdokumenter - som krav til betalte skatter og avgifter, krav til kvalitetssikring, krav til leveringstider - omtales ikke. I og med at standardene etter hvert åpner for flere alternativer er det nødvendig å sette seg inn i hva slags krav det er relevant å stille. Vi anbefaler følgende for de viktigste produktgruppene. Grunnavløpsrør i h.t. NS-EN 1401 (PVC) og NS-EN 185 (PP): - Ringstivhetsklasse SN 8 - Snøkrystall - Bruksområdekode UD for dimensjoner opp til og med 00 mm - Integrert/fastsittende tetningsring - Farge på rør. Rødbrun for spillvann og svart for overvann. - S 16 for PP rørdeler og SDR 34 for PVC rørdeler. - CT for PP rørdeler 00 mm brukt sammen med rør i h.t. NS-EN 1401 (PVC) Trykkrør i h.t. NS-EN 145 og NS-EN 1456 (PVC) og NS-EN 1 01 og NS-EN 1344 (PE): - Materialangivelse (PVC, PE 80 eller PE 100) - SDR-verdi - Maksimum opptredende driftstrykk - Integrert tetningsring av EPDM (PVC-rør) For PE trykkrør er det spesielt viktig å benytte SDR-verdier i stedet for trykklassebenevnelser for å unngå misforståelser. Trykk bør oppgis for å sikre riktig dimensjonering av forankringer og armatur og for at trykkprøvingsprosedyren skal bli riktig. For høye prøvetrykk kan ødelegge komponenter i rørsystemet (f.eks. ventiler). Produkter med sertifiseringsmerket Nordic Poly Mark betyr trygghet og riktig kvalitet. Men å forlange produkter i henhold til utelukkende en spesifikk sertifiseringsordning i forbindelse med offentlige anskaffelser er sannsynligvis lovstridig. Vi foreslår følgende formulering: Rør og rørdeler skal oppfylle de tekniske bestemmelsene i angitt produktstandard og INSTA SBC (se Dette skal være kontrollert gjennom tredjepartskontroll bestyrt av Insta-Cert og produktene skal være merket med sertifiseringsmerket Nordic Poly Mark - eller tredjepartsverifisert til samme kvalitetsnivå. Kontakt gjerne for å diskutere begrunnelser for våre anbefalinger. Mai 007 Teknisk håndbok, side 13

14 Enheter - kryssmultiplisering fra en enhet til en annen Prefikser For å kunne bruke håndterbare tallstørrelser benyttes prefikser. 1 MPa tilsvarer for eksempel Pa hvor bokstaven M står for mega (million). 1 megapascal = 1 MPa = Pa. Tallfaktor Prefiks Betegnelse 10 1 tera T 10 9 giga G 10 6 = mega M 10 3 = kilo k 10 = 100 hekto h 10 1 = 10 deka da 10 0 = = 0,1 deci d 10 - = 0,01 centi c 10-3 = 0,001 milli m 10-6 = 0, mikro μ 10-9 nano n Vanlige prefikser På PVC trykkrør lagret på et tak i Porsgrunn i fire år ble tykkelsen på det solblekede laget målt til mellom 10 og 5 nanometer - eller mellom 0, og 0, millimeter! Omregning fra en enhet til en annen Sammenstilling av verdier: Lengde (l, L): Areal (A): Trykk (P): Volumstrøm: Hastighet: Kraft: 1 meter [m] = 39,37 tommer (inch) 1 hektar [ha] = 10 dekar [da] = m = 10,16 mål 1 bar = 0,1 MPa =0,1 N/mm = Pa = N/m = 10, kp/m = 10, mvs = 0,9869 fysisk atmosfære [atm] = 14,51 psi 1 m 3 /h = l/h = 16,7 l/min = 0,8 l/s 1 km/h = 0,8 m/s 1 N = 1 kg m/s = 0,981 kp Spenning: 1 MPa = 1 N/mm = kn/m Temperatur: t = C (grader Celsius) t f = F (grader Fahrenheit) t K = K (Kelvin) t = 5/9 (t f 3) t f = 9/5 (t + 3) t K = t + 73,15 Temperaturforskjell angis i Kelvin, i stedet for C, i teknisk litteratur. En temperaturforskjell på 1 K tilsvarer 1 C. Altså for en ikketekniker det samme. Mai 007 Teknisk håndbok, side 14

15 Eksempel: Omregning av enheter ved hjelp av kryssmultiplisering For å regne om fra en enhet til en annen benyttes kryssmultiplisering. For eksempel; hvor mange meter vannsøyle [mvs] er 0,5 MPa? Vi vet fra oversikten foran at 10, mvs tilsvarer 0,1 MPa. Sett opp det kjente og det ukjente forholdet som vist under: (10, mvs forholder seg til 0,1 MPa som x mvs til 0,5 MPa) 0,5 x MPa 10, mvs = (0,1 MPa = 10, mvs) 0,1 MPa 10, mvs 0,5 MPa x = 0,1 MPa x = 51 mvs 0,5 MPa tilsvarer 51 meter vannsøyle. Mai 007 Teknisk håndbok, side 15

16 Trykkrørsystemer Pipelife har trykkrørsystemer i PVC og PE. For PVC benyttes muffeskjøter og overganger til flensedeler - for eksempel flensespiss, flensemuffe eller spareflens. PE-rør skjøtes enten med speilsveis, elektromuffesveis, flens eller annen mekanisk kobling. Trykkrørsystemer av termoplast har en stor markedsandel i det norske markedet. Årsakene til dette er mange, men konkurransedyktighet, levetid, egnethet, tilgjengelighet og korrosjonsbestandighet kan nevnes som sentrale punkter. Det lar seg ikke gjøre å lage et vann med alkalitet og Ph-verdi som er korrosjonsvennlig for betong, støpejern eller kobber samtidig! Således kommer vannverk med plastrør i hovedledningsnettet gunstig ut i og med at de kan tilrettelegge vannkvaliteten slik at kobberkorrosjonen minimeres. I fremtiden ser man for seg at det benyttes plast både i overføringsledninger, fordelingsnett, stikkledninger og i hus, slik at vannets egenskaper som menneskeføde er det eneste man trenger å ta hensyn til. Hydraulisk dimensjonering Formeloversikt Kontinuitetsligningen q v = v 1 A 1 = v A q v : vannføring [m 3 /s] A : tverrsnittsareal [m²] v : vannhastighet [m/s] Kontinuitetsligningen Utgangspunktet er at vannføringen ved snitt 1 er den samme som ved snitt. En endring i tverrsnitt (A) må derfor medføre en endring i vannhastighet (v). Bernoullis ligning m g h 1 + m p 1 ρ m v + 1 = m g h + m p ρ m v + + m g h t [J] eller h 1 + p1 ρ g + v1 g = h + p ρ g + v g + h t [m] Mai 007 Teknisk håndbok, side 16

17 Stillingsenergi: Trykkenergi: p V = Bevegelsesenergi: m g h eller h m p ρ m v eller p eller ρ g v g Energibalansen m: masse [kg] g : tyngdeaksellerasjonen: 9,81 m/s h : trykkhøyden [m] p : væsketrykk [N/m ] V : volum [m 3 ] ρ : mediets densitet [kg/m 3 ] v : hastighet [m/s] h t : friksjonstap [m] En gammel traver i sammenheng med dimensjonering av ledninger. Det må være likevekt mellom de to uttrykkene på hver sin side av er lik -tegnet. Kapasitetsberegninger Å beregne vannføringskapasiteten til et rør ved hjelp av formler er en omstendig affære. Det går som regel fint til man skal putte inn riktig friksjonskoeffisient. Den enkleste formelen i så måte er Darcy- Weisbach s formel, her oppgitt med et tillegg for singulærtap: h t = f L d i v g v + ξ g h t : friksjonstap [m] f : friksjonskoeffisent (Moody s diagram) d i : innvendig diameter på rør [m] v g : hastighetshøyde [m] L : ledningslengde [m] ξ : singulærtapskoeffisent Man må kjenne absolutt ruhet (k), regne ut relativ ruhet (k/d i ) og regne ut Reynolds tall (Re) for å finne friksjonskoeffisienten (f) i Moody s diagram. I praksis bruker man dataprogrammer eller diagrammer ved dimensjonering. Reynolds tall Re = d i v υ [ ] v : middelhastigheten i rørtverrsnittet [m/s] d i : innvendig diameter [m] υ : kinetisk/kinematisk viskositet [m²/s] Mai 007 Teknisk håndbok, side 17

18 Det kan oppstå to typer rørstrømning laminær eller turbulent. Laminær strømning kjennetegnes ved jevn hastighet og regelmessige strømlinjer. Turbulent strømning kjennetegnes av uregelmessige strømlinjer samt hastighetsfluktasjoner. Det normale innen VA-teknikken er turbulent strømning. Reynolds tall og relativ ruhet trenger du for å finne friksjonskoeffisienten i Moody s diagram. Turbulent strømning ved Re > 30 Absolutt ruhet k t = k α T [mm] k t : ruhet etter tiden t (bruksruhet) k : ny ruhet [mm] α : ruhetstilvekst pr. år [mm/år] T : antall år [år] Virkelig ruhetsverdi er veldig vanskelig å anslå. Dessuten er det for innfløkt å dimensjonere anlegg helt i detalj. Derfor benyttes anbefalte bruksruhetsverdier avhengig av anleggets beskaffenhet. Dette tas til følge i våre kapasitetsdiagrammer. Relativ ruhet K rel = k t /d i [ ] Relativ ruhet er rett og slett absolutt ruhet dividert med innvendig diameter. Relativ ruhet og Reynolds tall trenger du for å finne friksjonskoeffisienten i Moody s diagram. Energigradient I = L h f [mm/m, m/km. ] h f : energitap/trykkhøydeforskjell [mm, m] L : Ledningslengde [m, km] Energigradient - eller tilgjengelig fall - er en særdeles viktig opplysning ved dimensjonering av ledninger. Ved å tegne et snitt av ledningstraseen får man detaljkunnskap om høybrekk og lavbrekk i tillegg. Ved bruk av kapasitetsdiagrammer er energigradient - eller fall - stort sett det eneste man trenger å regne på, men se opp for soner med undertrykk og store overtrykk på grunn av ujevn ledningstrasé. Veggtykkelse i trykkrør e min = p d σ s e + p [mm] e min : veggtykkelse [mm] p : innvendig trykk [MPa] d e : utvendig diameter [mm] σ S : dimensjonerende spenning [MPa] Rør med innvendig vanntrykk Mai 007 Teknisk håndbok, side 18

19 Dimensjonerende vannmengder Ved dimensjonering av vannledninger brukes Q max (d.v.s maksimalt timeforbruk i maksimaldøgnet) som dimensjonerende vannmengde. Q max = Q mid f max k max + Q brannvann + Q industri + Q off. bygg + Q jordbruk Q mid f max k max q h : midlere døgnforbruk (= q h pe) : maksimal døgnfaktor : maksimal timefaktor : midlere spesifikt døgnforbruk pr pe, eventuelt inkludert lekkasjevann pe : antall personekvivalenter Q brannvann : brannvesenets krav til vannmengde Q industri : lokal industris behov for vann Q off. bygg : behov for vann til offentlige bygg (skole, rådhus o.s.v.) Q jordbruk : behov for vann til ulike primærnæringer Behovet for vann til ulike formål må kartlegges ved hvert enkelt tilfelle. Det kan imidlertid være vanskelig å forutsi utviklingen i dette behovet. Derfor anslås behovet ut fra ønsket om utvikling av samfunnet. D.v.s. befolkningsvekst, utvikling m.h.p. lekkasjer, utvikling av industri o.s.v. Ruhetsfaktor Nyproduserte plastrør har lav ruhetsfaktor og betraktes ofte som hydraulisk glatte. Men skjøter og litt belegg innvendig i rørene vil føre til at den virkelige verdien over tid øker noe. Vi anbefaler å benytte følgende k-verdier både for trykkrør av PE og PVC for vannforsyning: Dimensjon k - verdi [mm] d 00mm 0,01 d > 00mm 0,05 Disse verdiene gjelder rør uten mange bend, tilknytninger og ventiler. Hvis det er mye utstyr på nettet brukes 5-10 % lavere disponibelt trykktap (energigradient). Se neste avsnitt. Ved hastigheter over,0 m/s og marginal dimensjonering anbefaler vi å utføre en beregning av singulærtapene. I trykkrør for spillvann (kloakkpumpeledninger) vil det dannes en kloakkhud som vil øke ruheten ytterligere. Inntaks- og utslippsledninger i saltvann kan få kraftig begroing og dermed veldig høye k- verdier. Korrosjon i metallrør og mangan i råvannet vil også gi høye k-verdier. For avløpsledninger av plast benyttes høyere bruksruhetsfaktorer. Her følger vi den gamle veiledningen fra SFT som sier: Type ledning k - verdi [mm] Overføringsledninger 0,5 Rørledning med bend og tilknytninger 0,40 For korrugerte drensrør (kveildrens) reduseres kapasiteten med ca. 30 % i f.t. innvendig glatte rør. Mai 007 Teknisk håndbok, side 19

20 Dimensjonering av vannledninger Ved vanlig dimensjonering benyttes kapasitetsdiagrammer. Nødvendige data er: - disponibel trykkhøyde (h f ) [m] - ledningens lengde (L) [km] - ønsket vannmengde (Q max ) [l/s] eller innvendig diameter på eksisterende rør (d i ) [mm] - krav om vannhastighet (v) [m/s] Skisse av en rørledning som skal transportere en ønsket vannmengde fra kilde til høydebasseng eller forbrukssted. I h f = : L Disponibel trykkhøyde (h f ) dividert med ledningens lengde (L) gir oss energigradient (I)- også kalt disponibelt trykktap eller fall [, m/km, mm/m]. Total trykkhøyde dividert på ledningens lengde er ledningens virkelige fall [, m/km, mm/m]. Beregninger basert på denne verdien gir maksimal kapasitet, men med null trykk på vannet ved endepunktet. Normalt anbefales vannhastigheter mellom 0,5 -,0 m/s i kommunale vannledninger. Vannhastigheter inntil 3,5 m/s kan i enkelte tilfeller godtas. Ønsket trykk ved utløpet er normalt mer enn bar. Ved trykk større enn 4 bar ved en bygning må det monteres trykkreduksjonsventiler. Utstyr i hus er beregnet for trykk mindre enn 4 bar. Mai 007 Teknisk håndbok, side 0

21 Vannføringsdiagram for trykkrør, k=0,01 mm Vannføringsdiagram for plastrør fra d i 0 mm til d i 00 mm. k = 0,01 mm Mai 007 Teknisk håndbok, side 1

22 Vannføringsdiagram for trykkrør, k=0,05 mm Vannføringsdiagram for plastrør fra d i 00 mm til d i 000 mm. k = 0,05 mm Mai 007 Teknisk håndbok, side

23 Lengdeutvidelse Lengden på et rør oppgis normalt ved romtemperatur (ca. +0 C). Når ett rør oppvarmes eller avkjøles vil det forandre lengde dersom det kan bevege seg uhindret. Ta hensyn til dette ved legging av lange lengder (PE) og ved montering av mufferør (tilpass innstikkslengde). ΔL = α L o ΔT [m] ΔL : α : L o : ΔT : Lengdeforskjell [m] Temperaturutvidelseskoeffisient [mm/m C] Opprinnelig lengde [m] Temperaturforskjell [ C] Materiale α [mm/m C] PVC 0,08 PP 0,13 PE 80 0,18 PE 100 0,16 Utvidelseskoeffisienter Eksempel: Et 00 meter langt PE 100 rør legges en god sommerdag med temperatur i rørveggen på +40 C. Normal temperatur i grunnen på den tiden er +10 C. Hvor mye vil røret trekke seg sammen? ΔL = α L o ΔT ΔL = 0,16 mm/m C 00 m (40 10) C ΔL = 960 mm I et rør som er fastspent og ute av stand til å bevege seg, vil en slik lengdeendring i stedet opptre som spenninger i rørveggen. Ved store og uunngåelige temperaturendringer bør man være spesielt oppmerksom og foreta nødvendige beregninger. Hookes lov For et viskoelastiske materialer, som for eksempel termoplastene, krever bruk av Hookes lov et bevisst valg av størrelsen av parametrene. σ = ε E [N/mm ] E : Elastisitetsmodul [N/mm ] σ : Spenning [N/mm ] ε : Relativ forlengelse [ ] Eksempel: I forrige eksempel ville et 00 meter langt PE 100 rør ha fått en lengdeendring på 960 mm hvis det ikke hadde vært forankret. Hvis det forankres i begge ender, vil det oppstå spenninger i rørveggen som gradvis vil relaksere. Men hvor store spenninger kan oppstå? Mai 007 Teknisk håndbok, side 3

24 0,96 m Den relativ forlengelsen ville blitt: ε = = 0, m Vi velger korttids E-modul for PE 100 som er 1000 N/mm fordi vi ønsker å kartlegge worst case og benytter Hookes lov: σ E = ε σ = E ε σ = 1000 N 0,0048 mm σ = 4,8 N mm Maksimum dimensjonerende spenning for PE 100 materialet er 8,0 N/mm for 50 års belastningstid. Materialet tåler høyere spenning over noen dager. Så det er tilsynelatende god margin. Men når røret utsettes for et innvendig trykk, så oppstår det spenninger i ringretning i tillegg. Disse kan være opp til 8,0 MPa (N/mm ) for PE 100. For å finne resultantspenningen må vi ta i bruk vektorregning. σ N mm N mm res = σ a σ b = (4,8 ) (8,0 ) = 9,3 N mm Resultantspenningen ligger over dimensjonerende spenning, men ettersom strekkspenningen på grunn av temperaturendringen relakserer relativt raskt, vil dette ikke redusere levetiden. Lar du røret akklimatisere seg før det gjøres fast, unngår du denne tilleggsbelastningen. Tillatt utvendig overtrykk/innvendig undertrykk For et mufferør vil tetningsringens evne til å tåle undertrykk ofte være dimensjonerende. I et rør som belastes med et jevnt utvendig trykk eller innvendig undertrykk vil det oppstå spenninger, som vi kan kalle ringtrykkspenninger, i rørveggen som illustrert i figuren. Når størrelsen på disse spenningene når et visst punkt vil røret kollapse (knekke). Denne spenningen kalles knekkspenning. Knekkspenningens størrelse avhenger av ovalitet, om røret kan bevege seg i lengderetning, om det er forsterket med udeformerbare avstivningsringer (belastningslodd) og om det er nedgravd eller om det ligger fritt uten sidestøtte (sjøledning eller rør over bakken). Et utvendig overtrykk gir den samme situasjonen som et innvendig undertrykk. I det følgende benytter vi bare betegnelsen undertrykk som tilsvarer utvendig overtrykk, innvendig undertrykk eller negativ differanse mellom disse. Rør utsatt for et utvendig overtrykk eller innvendig undertrykk p Mai 007 Teknisk håndbok, side 4

25 Ringtrykkspenning som oppstår ved undertrykk: σ t = p d e m [N/mm ] Økes det innvendige undertrykket oppnås til slutt den ringtrykkspenning i rørveggen som fører til kollaps - eller knekking. Dette undertrykket kalles kritisk undertrykk. Knekkspenning: σ kn = E e d 1 υ m [N/mm ] Kritisk undertrykk: p kr = E 1 υ d m 3 e [N/mm ] p : trykkforskjell mellom utsiden og innsiden av røret (undertrykk) [N/mm ] E : materialets E-modul* [N/mm ] ν : tverrkontraksjonskoeffisient (Poissons ratio) vanlige verdier er: - bevegelig nedgravd rør: 0,3 0,4 - nedgravd rør som er helt forhindret fra å bevege seg i lengderetningen: 0,5 - fritt opplagt fastspent rør uten sidestøtte: 0,5 - fritt opplagt bevegelig rør uten sidestøtte: 0 e : veggtykkelse [mm] d m : rørets middeldiameter. d m = d e -e [mm] Forutsetninger for formlenes gyldighet er at rørmaterialet er elastisk og at røret er fullkomment sirkulært. * Termoplastrør er ikke elastiske, men viskoelastiske. Dette betyr at man i hvert tilfelle må vurdere hvilken E-modul som skal benyttes - korttids E-modul eller krypmodulen. Ved trykkstøt benyttes for eksempel korttids E-moduler. Ved konstante belastninger over tid, som for eksempel ved undertrykk i en inntaksledning, benyttes krypmodul. Krypmodulen er vanskelig å bestemme fordi den avhenger av tid, temperatur og spenningens størrelse. Man benytter derfor vanligvis de konservative verdiene oppgitt i avsnittet vi har kalt materialdata. På grunn av materialets viskoelastiske egenskaper, varierer også tverrkontraksjonskoeffisienten med materialtype, belastningstilfelle og -tid. Men her er det også vanlig å benytte vanlige verdier som er oppgitt. Det er en forutsetning for krypknekking at røret har en initialdeformasjon, og slik er det i praksis. Se figur i neste avsnitt. For et teoretisk fullkomment sirkulært rør inntreffer en elastisk knekking i stedet for en krypknekking. Ved bestemmelse av kritisk undertrykk ved elastisk knekking må man anvende en verdi på E-modul (E) som gjelder for korttidsbelastning. Da E-modul ved korttidsbelastning er større enn ved langtidsbelastning (krypmodul) vil elastisk knekklast være større enn krypknekklast. Dette betyr at plastrør tåler større undertrykk i kort tid enn over lang tid. Mai 007 Teknisk håndbok, side 5

26 Beregning av kritisk undertrykk for rør som ikke har sidestøtte Kritisk undertrykk: P kr E = 1 υ e d m 3 k [N/mm ] der k er reduksjonsfaktor på grunn av ovalitet, se diagram under. I tillegg er det vanlig å legge inn en sikkerhetsfaktor på,0 for å fastsette tillatt undertrykk. Reduksjonsfaktor k for kritisk undertrykk ved ovalitet (δ/d e ) - illustrasjon fra Lars-Eric Jansons bok Av diagrammet ser man at rørets evne til å tåle undertrykk reduseres med ca 50 % ved 3 % ovalitet. Hvis vi innfører SDR-verdien blir formelen P kr E 1 = 1 υ SDR 1 3 k Eksempel: En 315 mm PE 100 SDR 11 rørledning, som ligger fritt og ikke fastspent, utsettes i lange perioder for et undertrykk ned mot - 5 mvs. Rørets deformasjon måles til 3 % og tverrkontraksjonskoeffisienten er 0,5. Kritisk undertrykk: P kr E = 1 υ e d m 3 k [N/mm ] 00 N mm = 1 0 8,6 mm 86,4 mm 3 0,5 = 0,0 N/mm = 0,3 mvs Sikkerhetsfaktor mot knekking/buckling er 0,3 mvs/5 mvs = 4,1. Sikkerhetsfaktoren er større enn og det vil ikke være fare for at røret klapper sammen. Mai 007 Teknisk håndbok, side 6

27 Tabeller for tillatt undertrykk for frittliggende rør uten sidestøtte Kort tid SDR 34,4 SDR 6 SDR 1 SDR 17/17,6* SDR 13,6 SDR 11 PE 80-5, k - *18 k - 8 k PE 100-6,5 k - 5 k 51 k 10 k PVC 8, k - (38 k) - (153 k) - Svaret har benevning mvs (1 mvs 0,1 bar). ν er 0. E er N/mm for PVC, N/mm for PE 100 og 800 N/mm for PE 80. Verdier for k hentes fra diagram over. Det er tatt hensyn til en sikkerhetsfaktor mot knekking. For fastspente rør er verdiene 33 % høyere. Lang tid SDR 34,4 SDR 6 SDR 1 SDR 17/17,6* SDR 13,6 SDR 11 PE 80-1,0 k - *3,6 k - 16 k PE 100-1,3 k - 5,0 k 10 k 0 k PVC,7 k - (13 k) - (51 k) - Svaret har benevning mvs (1 mvs 0,1 bar). ν er 0. E er N/mm for PVC, 00 N/mm for PE 100 og 160 N/mm for PE 80. Verdier for k hentes fra diagram over. Det er tatt hensyn til en sikkerhetsfaktor mot knekking. For fastspente rør er verdiene 33 % høyere. Eksempel: Hva er tillatt undertrykk ved lang tids belastning for en PE 100 SDR 11 ledning som ligger fritt med % deformasjon? Av tabellen som viser kritisk undertrykk ved lang tid ser vi at uttrykket er: P till = 0 k [mvs] Av figuren som viser reduksjonsfaktor på grunn av ovalitet ser vi at k er lik 0,55: P till = 0 0,55 = 11,0 mvs 1,1 bar Tillatt undertrykk for denne ledningen er 11,0 mvs med en belastningstid på 50 år og en sikkerhetsfaktor på. En viktig forutsetning er selvsagt at deformasjonen holder seg på % - noe som fordrer godt utført ledningssone. Utregningen gir oss veiledende, konservative verdier. I kritiske tilfeller må valg av verdier for ν og E vurderes mer nøye. Beregning av kritisk undertrykk for PE-rør som avstives med betonglodd Hvis et rør som kan bevege seg fritt i lengderetningen forsterkes med udeformerbare avstivningsringer (belastningslodd) med innbyrdes avstand L, kan kritisk undertrykk beregnes slik: P e E =, [N/mm ] L krl P kr e : Veggtykkelse [mm] E : Materialets E-modul eller krypmodul [N/mm ] P kr : Kritisk undertrykk uten avstivningsringer [N/mm ] L : Avstanden mellom avstivningsringene [mm] Uttrykket gjelder innenfor følgende grenser for L: Mai 007 Teknisk håndbok, side 7

28 1,56 e L > 4 ( e d ) 3 m e d d m : Middeldiameter d m = d e -e m Dimensjon SDR 7,3 SDR 11 SDR 17 SDR 6 [mm] 110 < 0,37 < 0,49 < 0,65 < 0, < 0,54 < 0,7 < 0,94 < 1, 5 < 0,76 < 1,0 < 1,3 < 1,7 80 < 0,95 < 1,3 < 1,6 <,1 315 < 1,1 < 1,4 < 1,8 <,4 400 < 1,4 < 1,8 <,3 < 3,0 500 < 1,7 <, <,9 < 3,8 600 <,0 <,7 < 3,5 < 4,5 710 <,4 < 3, < 4, < 5,3 800 <,7 < 3,6 < 4,7 < 6, < 3,4 < 4,5 < 5,9 < 7,5 100 < 4,1 < 5,4 < 7,0 < 9, < 4,7 < 6,3 < 8, < 10, < 5,4 < 7, < 9,4 < 1, < 6,1 < 8,1 < 10,6 < 13,5 000 < 6,8 < 9,0 < 11,7 < 15,0 Maksimumavstand [m] mellom lodd for at beregningen skal være gyldig. Ved større avstander benyttes formel for fritt rør uten avstivningsringer. Se forrige avsnitt. Ut fra tabellen kan man lese at disse beregningene ikke er relevante før dimensjonene blir rimelig store - kanskje større enn 400 mm og ved høye SDR-verdier. Eksempel: En 600 mm PE 100 SDR 11 sjøledning på 50 meters dyp kan bli utsatt for trykksvingninger med trykk ned mot 0 mvs ved en uforutsett, brå endring av vannhastigheten. Avstanden mellom belastningsloddene er,0 meter. Ovalitet er 1 %. Sjekk først at avstanden mellom betongloddene gjør formelen gyldig. 1,56 e L > 4 ( e d ) 3 m 1,56 54,5 > 4 e d ( 54,5 545,5) 3 m 54,5 545,5 L [mm],69 m L > 0,49 m L =,0 m Formelen er gyldig Finn kritisk undertrykk uten avstivningsringer: P kr E = 1 υ e d m 3 k [N/mm ] Mai 007 Teknisk håndbok, side 8

29 1000 N mm = ,5 mm 545,5 mm 3 0,65 = 1,9 N/mm = 13 mvs Kritisk undertrykk med avstivningsringer:, e E [N/mm ] P = L krl P kr =, 54,5 mm 1000 N 000 mm mm 1,9 N mm =,15 N/mm = 0 mvs Ledningen ligger på 50 meters dyp og innvendig trykk er 0 mvs. Trykkforskjellen er altså 50 mvs som er mye mindre enn det kritiske undertrykket. Ledningen vil med stor sannsynlighet tåle en slik belastning - selv om rørets ovalitet øker. Beregning av tillatt undertrykk for rør som ligger nedgravd i grøft - Beregning av det totale undertrykket røret blir utsatt for Plastrør som ligger nedgravd i gode masser har vesentlig større motstandsevne mot kollaps enn et frittliggende rør på grunn av støtten fra massene i ledningssonen. I veldig løse masser kan man risikere at røret ikke har nevneverdig støtte og ovalisering får utvikle seg fritt. Størst betydning for størrelsen på det kritiske undertrykket har rørets ringstivhet og massenes støtteevne (sekantmodul). Nedgravde rør vil, i tillegg til et eventuelt innvendig undertrykk, bli utsatt for et utvendig trykk fra jordmassene, grunnvann og/eller trafikk. Vertikalt utvendig trykk på røret: q = q jord + q vann + q tr [kn/m ] Vekt av jordmasser: q jord = ρ H [kn/m ] Vanntrykk: q vann = 10 H vann [kn/m ] ρ: Jordens densitet, normalt kn/m 3 over grunnvannstanden og 11 kn/m 3 under grunnvannstanden. H: Overdekningens høyde [m] H vann : Grunnvannstandens høyde over senter rør [m] Trykk på grunn av trafikklast (q tr ) hentes ut fra diagrammet under. Hjultrykket er 75 kn ( 7,5 tonn) pluss en dynamisk effekt som er gitt en faktor 1,75. Mai 007 Teknisk håndbok, side 9

30 q tr, vertikalt trykk som følge av trafikklast (d e <500 mm) - Illustrasjon fra Lars-Eric Jansons bok. Summen av undertrykk i røret og utvendig overtrykk på røret utgjør det totale undertrykket røret blir utsatt for. - Ringstivhet og undertrykk Nedgravde rør som kollapser er en sjeldenhet i Norge. Årsaken til dette er at vi generelt har brukt rør med stor veggtykkelse i forhold til trykklassen - og dermed høy ringstivhet. De nye europeiske standardene åpner etter hvert for tynnere rør med lavere ringstivhet, og da må vi være mer på vakt ved undertrykk. For det aller meste skal man benytte de vanlige korttidsverdiene for ringstivhet fordi kollaps opptrer plutselig som følge av en plutselig økning i belastningen. Langtidsverdier for ringstivhet på plastrør oppgis normalt ikke. Dette fordi ringstivheten på plastrør ikke reduseres, men heller øker noe over tid. På grunn av materialets oppførsel under lang tids belastning må en av og til benytte verdier i beregningene som er reduserte i samme forhold som mellom korttidsog krypmodul. - Rør lagt i gode masser (friksjonsmasser) Formel for tillatt undertrykk i forbindelse med friksjonsmasser er: P till 5,63 = S E [kn/m ] β R ' t β: Sikkerhetsfaktor E t : Massenes tangentmodul, E t = E s [kn/m ] E s : Massenes sekantmodul - diagram under [kn/m ] S R : Rørets ringstivhet [kn/m ]. Bruk oppgitt verdier for ringstivhetsklasser (for eksempel 8 kn/m for de fleste avløpsrørsystemer), eller regn ut ved hjelp av følgende formel: S R 3 E e E = = [kn/m ] OBS. E (rørmaterialets E-modul) settes inn i kn/m d e 1 SDR Mai 007 Teknisk håndbok, side 30